التعرف على الوجه الحراري

التعرف على الوجه الحراري

أي صورة نموذجية للوجه هي نمط معقد يتكون من الشعر والجبهة والحاجب والعينين والأنف والأذنين والخدين والفم والشفتين والنثرة والأسنان والجلد والذقن. للوجه البشري ميزات إضافية أخرى مثل التعبير والمظهر والزينة واللحية والشارب وما إلى ذلك. الوجه هو الميزة التي تميز الشخص بشكل أفضل ، وهناك مناطق "خاصة" في الدماغ البشري ، مثل منطقة الوجه المغزلي (FFA) ، والتي عندما تتضرر تمنع التعرف على وجوه أفراد الأسرة الحميمين. تُستخدم أنماط أعضاء معينة مثل العيون أو أجزاء منها في التعرف على القياسات الحيوية للتعرف على الأفراد بشكل فريد.

يتعامل التعرف الحراري على الوجوه مع نظام التعرف على الوجوه الذي يأخذ الوجه الحراري كمدخل. في الوصف السابق ، سيتم توضيح مفهوم الصور الحرارية. يتم إنشاء الصور الحرارية لوجه الإنسان بسبب نمط حرارة الجسم للإنسان. الصور الحرارية بالأشعة تحت الحمراء (IR) مستقلة عن ظروف الإضاءة المحيطة حيث أن مستشعرات الأشعة تحت الحمراء الحرارية تلتقط فقط نمط الحرارة المنبعث من الكائن. تنبعث أجسام مختلفة نطاقًا مختلفًا من طاقة الأشعة تحت الحمراء وفقًا لدرجة حرارتها وخصائصها. نطاق درجة حرارة وجه الإنسان والجسم متماثل تقريبًا وموحد تمامًا ، ويتراوح من 35.5 درجة مئوية إلى 37.5 درجة مئوية مما يوفر توقيعًا حراريًا ثابتًا. تُشتق الأنماط الحرارية للوجه بشكل أساسي من نمط الأوعية الدموية السطحية الموجودة تحت الجلد. تعتبر بنية الوريد والأنسجة للوجه فريدة من نوعها لكل شخص ، وبالتالي فإن صور الأشعة تحت الحمراء فريدة أيضًا. يوضح الشكل 1 صورة حرارية مطابقة للصورة المرئية.

التعرف على الوجه الحراري 

2.1. الأشعة تحت الحمراء

في اللاتينية "الأشعة تحت الحمراء" تعني "أدناه" ومن ثم فإن اسم "الأشعة تحت الحمراء" يعني أدناه الأحمر. "الأحمر" هو لون أطول موجات الضوء المرئي. الأشعة تحت الحمراء لها طول موجي أطول (وبالتالي تردد أقل) من الضوء الأحمر المرئي للإنسان ، ومن هنا جاء المعنى الحرفي لما دون الأحمر.

ضوء "الأشعة تحت الحمراء" (IR) هو إشعاع كهرومغناطيسي بطول موجة يتراوح بين 0.7 و 300 ميكرومتر ، وهو ما يعادل نطاق تردد بين 1 و 430 تيراهيرتز. أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء أطول من تلك الخاصة بالضوء المرئي ، ولكنها أقصر من الموجات الميكروية للإشعاع التيراهيرتز.

2.1.1. عصابات الأشعة تحت الحمراء والطيف الحراري

تنبعث الأجسام عمومًا من الأشعة تحت الحمراء عبر طيف من الأطوال الموجية ، ولكن فقط منطقة معينة من الطيف هي ذات الأهمية لأن المستشعرات مصممة فقط لتجميع الإشعاع ضمن عرض نطاق معين. نتيجة لذلك ، غالبًا ما يتم تقسيم نطاق الأشعة تحت الحمراء إلى أقسام أصغر.

أوصت اللجنة الدولية للإضاءة (CIE) بتقسيم الأشعة تحت الحمراء إلى ثلاثة نطاقات وهي IR-A التي تتراوح من 700 نانومتر إلى 1400 نانومتر (0.7 ميكرومتر - 1.4 ميكرومتر) ، IR-B التي تتراوح من 1400 نانومتر إلى 3000 نانومتر ( 1.4 ميكرومتر - 3 ميكرومتر) و IR-C يتراوح من 3000 نانومتر إلى 1 مم (3 ميكرومتر - 1000 ميكرومتر).

يمكن إعطاء مخطط تقسيم فرعي شائع الاستخدام على النحو التالي:

الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR ، IR-A DIN): هذا هو 0.7-1.0 ميكرومتر في الطول الموجي ، محددًا بامتصاص الماء ، ويستخدم بشكل شائع في اتصالات الألياف البصرية بسبب فقدان التوهين المنخفض في وسط زجاج SiO2 (السيليكا). مكثفات الصورة حساسة لهذه المنطقة من الطيف. تشمل الأمثلة أجهزة الرؤية الليلية مثل كاميرا الرؤية الليلية.

الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي القصير (SWIR ، IR-B DIN): هذه 1-3 ميكرومتر. يزيد امتصاص الماء بشكل ملحوظ عند 1450 نانومتر. النطاق 1530 إلى 1560 نانومتر هو المنطقة الطيفية السائدة للاتصالات بعيدة المدى.

الأشعة تحت الحمراء متوسطة الطول (MWIR ، IR-C DIN) أو الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (IIR): إنها من 3-5 ميكرومتر. في تكنولوجيا الصواريخ الموجهة ، الجزء 3-5 ميكرون من هذا النطاق هو نافذة الغلاف الجوي حيث تم تصميم الرؤوس الموجهة لصواريخ البحث عن الحرارة بالأشعة تحت الحمراء السلبية للعمل ، وتوجيهها إلى توقيع الأشعة تحت الحمراء للطائرة المستهدفة ، وعادةً ما يكون المحرك النفاث عمود العادم.

الأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي الطويل (LWIR ، IR-C DIN): نطاق الأشعة تحت الحمراء هذا هو 8-14 ميكرومتر. هذه هي منطقة "التصوير الحراري" حيث يمكن لأجهزة الاستشعار الحصول على صورة سلبية تمامًا للعالم الخارجي بناءً على الانبعاثات الحرارية فقط ولا تتطلب ضوءًا خارجيًا أو مصدرًا حراريًا مثل الشمس أو القمر أو ضوء الأشعة تحت الحمراء. تستخدم أنظمة الأشعة تحت الحمراء (FLIR) هذه المنطقة من الطيف. أحيانًا يطلق عليه أيضًا "الأشعة تحت الحمراء البعيدة".

الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة (VLWIR): تتراوح من 14 إلى 1000 ميكرومتر.

يطلق على NIR و SWIR أحيانًا اسم "الأشعة تحت الحمراء المنعكسة" بينما يشار إلى MWIR و LWIR أحيانًا باسم "الأشعة تحت الحمراء الحرارية". نظرًا لطبيعة منحنيات إشعاع الجسم الأسود ، غالبًا ما تظهر الأجسام "الساخنة" النموذجية ، مثل أنابيب العادم ، أكثر سطوعًا في MW مقارنةً بنفس الكائن المعروض في LW.